量子地球化学（quantum geochemistry）研究矿物中的化学键或“电子结构”，矿物的晶体结构及其稳定性，矿物的物理和化学性质，元素的地球化学分布，相平衡和元素的分配，晶体结构随温度、压力和成分的改变（“比较晶体化学”），矿物能量学以及矿物的谱学性质。量子地球化学的核心问题是用量子力学理论和各种谱学方法研究矿物中的化学键或“电子结构”。量子地球化学的研究包括理论和实验两方面。理论研究就是将量子力学理论应用于地球化学系统，其核心则是进行量子力学计算，即为所研究的地球化学物质对量子力学运动方程（Schrodinger方程）求（近似）解。实验研究就是要用各种谱学方法（如电子和x射线光谱、光谱学、振动光谱学、核谱学等）来确定某物质的电子结构。量子地球化学研究具有双重目的，一是解释，即对已被充分鉴别的物质之已知性质作合理说明；二是预测，就是用量子力学计算，或称“计算机实验”，对未曾充分被鉴别的物质之未检测性质进行预测。